KR101432096B1 - 원심분리식 혼타면 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심분리형 혼타면 집진장치에 관한 발명으로 원면 이송방향을 기준으로 상측이 원면이송관과 연결되어 있으며, 하측이 집진하우징 내부에 위치하는 상부유동관; 집진하우징 내에서 일단이 상부유동관과 서로 대향하고 있으며, 타단이 집진하우징 외부에서 랩머신이송관과 연결되어 있는 하부유동관; 및 상부유동관과 하부유동관을 연결하는 집진필터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 원심분리형 혼타면 집진장치는 원심력과 중력을 이용하고, 케이지드럼 또는 실린더를 사용하지 않아 기존의 혼타면기의 단점인 먼지로 인한 고장을 방지하고, 전력 사용을 절약할 수 있다. 또한 장시간 가동에 따른 집진 효율의 저하를 막을 수 있으며, 상·하부유동관 사이에 필터를 설치하여 교체가 용이한 장점이 있다. 또한 집진하우징을 설치하여 불순물의 비산을 막아 산업현장을 청결하게 유지할 수 있다.

Description

원심분리식 혼타면 집진장치{The dust separator of blowing process for cyclone}

본 발명은 혼타면 공정에서 장치의 오작동 및 고장을 방지하기 위한 신규의 원심분리식 혼타면 공정 집진장치에 관한 것이다.

면섬유는 목화가 씨앗을 맺을 때 생기는 가는 섬유를 채취한 것으로, 셀룰로스 87 내지 90 중량%, 수분 5 내지 8 중량% 및 기타 천연 불순물로 이루어져 있다.

면섬유는 10 내지 60 ㎜의 섬유장을 가지는 단섬유로 집속하여 실을 만들기 위해 방적공정을 거쳐야 한다. 이때 제조되는 섬유의 균제도를 높이기 위해 불순물을 제거하는 것이 매우 중요하다.

방적공정은 순서대로 혼타면, 소면, 정소면, 연조, 조방, 정방, 권사의 단계로 진행된다. 이중 혼타면은 운반을 위하여 압축시켜 포장한 원면(bale)을 개표하여 각종 원면을 혼면하고, 그 중에 함유되어 있는 협잡물, 단섬유 등의 불순물을 제거하여 균정한 랩을 만드는 공정이다. 이 공정은 방적 공정의 최초 공정으로 제품의 품질에 미치는 영향이 매우 크며, 불순물을 효과적으로 제거하기 위해 각종 기능을 갖춘 장치들이 사용되고 있다.

최근의 일반적인 혼타면장치는 블렌더, 오프너, 클리너, 세퍼레이터 및 피더와 같은 장치들을 포함하여 구성된다. 여기에 모터를 통한 공기 수송 시스템을 더하여 원면을 공급하여 혼섬 및 개섬하고, 불순물을 제거하고 있다. 또한 통상의 혼타면장치는 이러한 장치가 복수 개 구비되어 카드기에 공급하고 있다.

이러한 혼타면장치는 원면의 공급형태로 나누면 크게 호퍼(hopper)형, 실린더(cylinder)형, 비터(beater)형으로 나눌 수 있다. 이를 간단히 설명하면, 실린더에 스파이크 핀을 구비하고, 이를 회전시켜 원심력에 의해 잡물을 제거하거나(Super cleaner), 송출된 원면을 회전하는 케이지 드럼(cage drum)에 흡착시켜 케이지 내부로 잡물을 이동시켜 제거하거나(Crighton opener), 가압롤러 및 피드롤러를 이용하여 원면을 공급한 후 기류 편향판 사이에서 원면이 분해되며 협잡물과 섬유를 분리시키는 방식(Shirley opener) 등이다. 그러나 이러한 통상적인 형태의 혼타면 장치는 면섬유의 특성 상 다량의 분진이 발생하게 되고, 이러한 분진이 회전하는 실린더 혹은 케이지 드럼의 양축에 끼어 드럼의 회전 불량을 유발하게 된다. 또한 혼타면기의 특성 상 불순물을 제거하는 케이지 드럼이나 실린더가 외부에 드러나 있어 기계 작동 시 많은 양의 불순물이 비산하여 공정 상 악영향을 끼치게 된다.

이와 같이 혼타면기의 작동 불량을 최소화 하면서도 작업 환경을 개선할 수 있는 새로운 혼타면기의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허 10-2011-0000394 (2011년 01월 03일)

방적기술 시리즈(5) 혼타면 공정, 섬유기술, 14권 1호, 18페이지

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 케이지 드럼이나 실린더를 이용하지 않고, 관성을 이용한 사이클론 방식을 도입하여 원면과 배기 공기를 효과적으로 분리하는 새로운 형태의 혼타면 집진장치의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 기존의 혼타면기가 집진과정이 외부에 노출되어 비산되는 먼지에 의한 작업환경 악화를 개선하기 위해 원면과 불순물을 분리하는 부분에 집진하우징을 설치하여 작업환경을 개선한 혼타면 집진장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 원심분리형 혼타면 집진장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태는

원면 이송방향을 기준으로 상측이 원면이송관과 연결되어 있으며, 하측이 집진하우징 내부에 위치하는 상부유동관;

집진하우징 내에서 일단이 상부유동관과 서로 대향하고 있으며, 타단이 집진하우징 외부에서 베일공급장치(bale feeder)와 연결되어 있는 하부유동관; 및

집진하우징 내에서 상부유동관과 하부유동관을 연결하는 집진필터;

를 포함하는 원심분리식 혼타면 집진장치에 관한 것이다.

본 발명의 다른 양태는 상기 집진하우징의 측면 중 상기 집진필터와 대향하는 위치에 집진하우징과 하나 이상 연결되며, 상기 집진하우징의 외부에서 집진실이송관과 연결되는 집진관;이 더 포함되는 원심분리식 혼타면 집진장치에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 양태는 상기 상부유동관의 내부면에 나선 형상의 원심분리부재를 더 구비하며, 상기 하부유동관은 원면 이송방향을 기준으로 하측으로 갈수록 점차적으로 직경이 줄어드는 것인 원심분리식 혼타면 집진장치에 관한 것이다.

본 발명은 원심력과 중력을 이용하고, 케이지드럼 또는 실린더를 사용하지 않아 기존의 혼타면기의 단점인 먼지로 인한 고장을 방지하고, 전력 사용을 절약할 수 있다. 또한 장시간 가동에 따른 집진 효율의 저하를 막을 수 있으며, 상·하부유동관 사이에 필터를 설치하여 교체가 용이한 장점이 있다. 또한 집진하우징을 설치하여 불순물의 비산을 막아 산업현장을 청결하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원심분리 혼타면 집진장치를 포함하는 면방적공정의 흐름도를 도시한 것이다.
도 2는 당업계에서 통상적으로 사용하고 있는 혼타면기의 일예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리 혼타면 집진장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리 혼타면 집진장치의 제 1 절단도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리 혼타면 집진장치의 제 1 절단도에서 집진필터를 제거한 모습을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리 혼타면 집진장치의 제 2 절단도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리 혼타면 집진장치의 집진필터를 도시한 것이다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

또한 본 발명에 따른 집진장치에서 모든 장치의 방향은 원면 이송방향을 기준으로 한다.

도 1을 참조하면 본 발명에 따른 원심분리 혼타면 집진장치를 포함하는 면방적공정의 흐름도를 도시한 것이다. 이를 간단히 설명하면 먼저 면사의 원료인 베일(bale)을 혼타면공정에서 개표 및 개섬하여 시트 형태의 랩(lap)을 형성한다. 이 공정에서 대부분의 불순물이 제거되며, 제거된 불순물은 집진장치를 통해 포집되어 수거할 수 있다. 또한 상기 혼타면공정에서 면사의 제조 목적에 따라 면사 이외에 다른 천연섬유 및 합성섬유를 혼면할 수 있다.

제조된 랩은 소면공정으로 보내져 뭉쳐진 원면을 풀고, 미처 제거되지 못한 잡물을 제거하면서 밧줄모양의 슬라이버(sliver)를 제조하여 캔(can)에 담는다. 또한 도 1에는 도시하지 않았으나, 경우에 따라 소면공정 뒤에 정소면공정을 더 두어 노일(noil) 발생량을 관리하고 슬라이버의 불균제도를 줄일 수 있다.

캔에 담긴 슬라이버는 연조공정 및 조방공정을 거쳐 섬유 스트랜드(strand)를 제조한다. 여기서 실의 불균제도를 더욱 줄이고, 제품에 따른 실의 번수를 결정할 수 있다.

조방공정까지 거친 섬유 스트랜드는 정방공정을 통해 원사로 제조된다. 도 1에는 도시되어 있지 않으나, 정방공정에서는 링정방기 또는 오픈-엔드(open-end) 정방기 등 다양한 방법으로 원사를 제조할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리식 혼타면 집진장치는 상부유동관(110), 집진하우징(120), 집진필터(130), 하부유동관(150) 및 집진관(140)을 포함할 수 있다.

상기 집진하우징(120)은 재질 및 형태에 한정하고 있지 않으며, 다양한 형상 및 재질로 적용 가능하다. 일예로 집진하우징의 재질은 함석 재질일 수 있으며, 원면 진행방향을 세로로 하여 가로 500 내지 1,200 ㎜, 세로 500 내지 1,300 ㎜의 원통형일 수 있다.

또한 상기 집진하우징은 내부에 위치하는 집진필터를 용이하게 교체할 수 있도록 집진하우징 개폐부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 상기 집진하우징 개폐부는 크기 및 재질에 한정하지 않으며, 상기 집진하우징에서 집진필터를 용이하게 교체할 수 있는 위치에 설치하는 것이 좋다.

상기 상부유동관(110)은 도 4와 같이 원면이송방향을 기준으로 상부에 원면이송관(111)과 연결될 수 있다.

상기 원면이송관은 수분 조정이 끝난 원면을 혼타면기로 이송하기 위한 것으로, 원면의 이송은 공기와 함께 이루어지게 된다. 본 발명은 원면이송관의 크기 및 형태를 제한하지 않으며, 공기의 흐름에 따라 원면을 효과적으로 이송할 수 있는 형태 및 크기를 가지는 것이 좋다. 일예로 상기 원면이송관은 함석으로 이루어질 수 있으며, 직경이 100 내지 500 ㎜일 수 있다.

또한 상기 상부유동관은 뭉쳐진 원면을 적당히 개면시키고, 동시에 효과적으로 협잡물 및 이물질을 제거하기 위해 내부에 원심분리부재(112)를 더 구비할 수 있다. 상기 원심분리부재는 원면이송관을 통해 유입된 공기에 와류를 자연 발생시킴으로서 원면과 불순물을 분리하고 원면의 자연낙하를 유도할 수 있다.

이를 좀 더 자세히 설명하면, 상기 원면이송관을 통해 공급된 원면과 공기는 상부유동관 내부에 원심분리부재와 접촉한다. 이때 공급된 공기는 원심분리부재와 접촉하면서 자연스럽게 와류를 형성하게 되며, 원심력에 의해 원면은 와류 중앙으로 모이게 되고, 불순물은 와류의 외곽으로 모여 자연스럽게 분리되게 된다.

상기 원심분리부재는 상부유동관 내부로 유입된 공기에 와류를 형성하여 자연스럽게 불순물과 원면의 원심분리를 유도하기 위한 것으로, 형태는 나선형을 띄는 것이 바람직하다. 또한 크기 및 형태를 한정하고 있지 않으며, 원면이송에 방해되지 않는 범위 내에서 자유롭게 변형이 가능하다.

도 5를 참조하면 본 발명에 따른 상부유동관은 상기 집진하우징 내부에서 하부유동관과 대향하여 구비될 수 있다. 상기 상부유동관과 하부유동관 간의 거리는 개섬공정, 협잡물의 크기, 원면의 공급량 및 공급 속도에 따라 다양하게 조절할 수 있으며, 바람직하게는 500 내지 1,000 ㎜인 것이 좋다.

또한 도 4를 참조하면 상기 집진하우징(120) 내부에서 상부유동관과 하부유동관이 서로 대향하여 연장되되 서로 연결되지는 않으며, 상부유동관과 하부유동관을 집진필터가 연결할 수 있다. 이때 상기 집진하우징 내부에 연장되어 있는 상부유동관과 하부유동관의 길이는 한정하고 있지 않으며, 공정에 영향을 주지 않는 범위에서 자유롭게 변형이 가능하다.

상기 상부유동관은 재질 및 형태에 한정하지 않으며, 일예로 함석 재질에 직경 600 내지 1,000 ㎜의 원통형일 수 있다.

본 발명에 따른 집진필터(130)는 집진하우징 내에서 상기 상부유동관과 하부유동관을 연결하는 역할을 수행하며, 상부유동관 및 하부유동관과 탈착이 가능하여 쉽게 교체가 가능하다. 또한 집진필터 설치 시 원면 내 불순물의 크기에 따라 체눈의 크기를 달리하여 설치할 수 있다.

상기 집진필터의 형태 및 크기는 상부유동관과 하부유동관의 형태 및 직경에 맞춰 자유롭게 변경이 가능하다. 또한 필터의 형태를 이룰 수 있는 것이라면, 부직포 및 직물 등 제조 방법에 한정하지 않는다. 다만, 집진관을 통해 불순물이 효과적으로 흡입될 수 있도록 집진필터의 장축(원면 이송방향과 동일 방향) 길이는 집진관의 직경보다 최소 동일하거나 큰 것이 좋으며, 바람직하게는 장축의 길이가 400 내지 800 ㎜인 것이 좋다.

상기 집진필터의 재질은 당업계에서 필터용으로 통상적으로 사용하고 있는 섬유라면 종류에 한정하고 있지 않으며, 예를 들어 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 아크릴 등의 합성섬유뿐만 아니라, 면, 마, 모, 셀룰로스계 반합성 섬유 등 천연 및 재생 섬유 모두 사용이 가능하다.

본 발명에 따른 집진필터는 상기와 같이 원면 내 불순물의 크기에 따라 체눈의 크기를 자유롭게 조절할 수 있으나, 1 내지 100 mesh(mesh는 1 inch² 내에 형성되는 모눈의 수를 의미한다.)인 것이 좋으며, 바람직하게는 40 내지 60 mesh인 것이 좋다.

도 7을 참조하면 본 발명에 따른 집진필터는 원면 및 공기의 흐름에 의해 쉽게 탈리되는 것을 방지하기 위해 고정밴드(131)를 더 구비할 수 있다. 이때 밴드의 크기, 형태 및 재질은 한정하고 있지 않으며, 원면과 불순물의 분리를 방해하지 않는 범위에서 자유롭게 변형할 수 있다.

또한 도 4 및 도 5를 참조하면 본 발명에 따른 혼타면 집진장치는 원면과 분리된 불순물을 더욱 효과적으로 분리하기 위해 집진필터와 대향하고 있는 일측에 집진하우징과 직접 연결되는 집진관(140)을 더 구비할 수 있다.

상기 집진관은 도 6과 같이 집진하우징과 직접 연결되되, 연결되는 위치가 집진필터와 대향하는 위치에 연결되는 것이 바람직하다. 또한 상기 집진관은 집진하우징과 한 곳에서 연결하나, 도 6과 같이 두 곳에서 집진하우징과 연결될 수 있으며, 집진장치 또는 혼타면장치의 형태 또는 공정에 따라 한 곳 이상에서 연결될 수 있다.

또한 도 4 내지 6과 같이 집진관이 두 곳 이상에서 집진하우징과 연결되면 각각의 집진관은 하나의 관으로 합쳐질 수 있으며, 이렇게 합쳐진 집진관은 집진실(미도시)로 연결되어 원면과 분리된 불순물을 포함하는 공기를 집진실로 이송할 수 있다.

도 4 및 도 6을 참조하여 불순물의 분리과정을 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 4를 참조하면, 집진관이 집진하우징과 연결된 부분에서 불순물의 흐름과 원면의 흐름이 나뉘게 된다. 또한 도 6과 같이 와류를 통해 분리된 원면과 불순물이 집진필터가 설치된 부분까지 하강하면, 흡입모터(미도시)가 구비된 집진실(미도시)과 연결된 집진관의 흡입력에 의해 와류를 통해 분리된 불순물 및 공기가 화살표 방향과 같이 집진관으로 유입된다. 이때 와류의 흐름이 흩어지면서 원면이 와류 가운데에서 외부로 분산될 수 있으나, 집진필터에 의해 유출이 차단되어 자유낙하할 수 있다.

특히 강제적으로 흐름이 발생된 채 원면을 포함하는 공기가 바로 베일공급장치(160)로 유입되면, 베일공급장치에서 공기의 유속이 급격히 느려지게 되고, 이러한 흐름의 저항에 의해 장치의 파손 또는 소음이 발생하게 된다. 따라서 집진관을 통해 와류의 흐름을 약화시키면 공급관 및 베일공급장치 등의 장치 파손을 막으면서 통과하는 공기로 인한 소음을 줄일 수 있는 효과 또한 가질 수 있다.

상기 집진관은 불순물이 포함된 공기를 효과적으로 흡입할 수 있다면 형태 및 재질에 한정하지 않는다. 또한 직경을 한정하고 있지는 않으나, 상기와 같이 집진필터의 장축길이보다 작거나 최대 동일할 수 있으며, 바람직하게는 200 내지 400 ㎜인 것이 좋다.

상기 하부유동관(150)은 도 4 및 5와 같이 일단이 집진하우징 내부에서 상부유동관과 대향하고 있으며, 집진필터를 통해 연결되고 있다. 또한 타단이 집진하우징 외부에서 베일공급장치(160)와 연결될 수 있다.

상기 하부유동관은 원면 이송방향을 기준으로 하측으로 갈수록 직경이 줄어드는 형태를 가지는 것이 좋다. 이는 집진필터를 통과하면, 상기와 같이 집진관의 흡입력 때문에 공기의 흐름이 느려질 수 있으며, 점차적으로 좁아지는 공간에서 계속적으로 와류를 형성하도록 하여 원면의 흐름을 최대한 유도하기 위함이다.

상기 하부유동관은 크기 및 형태에 한정하지 않는다. 다만 상부유동관과 대향하여 형성하고 있으므로, 원면과 불순물의 원활한 분리를 위해 직경이 상부유동관과 동일하게 형성하는 것이 바람직하다. 일예로 하부유동관은 함석으로 이루어질 수 있으며, 직경 600 내지 1,000 ㎜인 원통형일 수 있다.

또한 상기 하부유동관은 상기와 같이 원면 이송방향을 기준으로 하측으로 갈수록 직경이 줄어들 수 있는데, 베일공급장치와 직접 연결된 하부유동관의 직경이 상기 상부유동관과 대향하는 일단의 직경보다 작으면 되며, 크기를 한정하지 않는다. 일예로 상기 하부유동관의 양 말단 중 베일공급장치와 연결되는 부분의 직경은 200 내지 500 ㎜일 수 있으며, 바람직하게는 300 내지 400 ㎜일 수 있다.

상기 하부유동관을 통과한 원면은 도 4 및 5와 같이 베일공급장치(160)를 통해 랩머신으로 이송되며, 균일한 랩을 생산하여 다음 공정인 소면공정으로 공기압을 이용하여 수송할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 혼타면 집진장치
110 : 상부유동관
111 : 원면이송관
112 : 원심분리부재
120 : 집진하우징
130 : 집진필터
131 : 고정밴드
140 : 집진관
150 : 하부유동관
160 : 베일공급장치

Claims (5)

1. 원심분리형 혼타면 집진장치에 있어서,
   원면 이송방향을 기준으로 상측이 원면이송관과 연결되어 있으며, 하측이 집진하우징 내부에 위치하는 상부유동관;
   집진하우징 내에서 일단이 상부유동관과 서로 대향하고 있으며, 타단이 집진하우징 외부에서 베일공급장치와 연결되어 있는 하부유동관; 및
   집진하우징 내에서 상부유동관과 하부유동관을 연결하는 집진필터;
   를 포함하는 원심분리식 혼타면 집진장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 집진하우징의 측면 중 상기 집진필터와 대향하는 위치에 집진하우징과 하나 이상 연결되며, 상기 집진하우징의 외부에서 집진실이송관과 연결되는 집진관;이 더 포함되는 원심분리식 혼타면 집진장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 상부유동관은 내부면에 나선 형상의 원심분리부재를 더 구비하는 것인 원심분리식 혼타면 집진장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 하부유동관은 하측으로 갈수록 점차적으로 직경이 줄어드는 것인 원심분리식 혼타면 집진장치.
5. 제 1항 내지 4항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
   상기 집진필터는 1 내지 100 mesh의 체눈을 가지는 원심분리식 혼타면 집진장치.

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